反激式转换器为何选用BJT：成本与高压优势分析

"电源技术中的为什么在反激式转换器中使用BJT？电源技术" 在电源技术领域，特别是在低功耗应用如USB适配器、手机充电器以及系统偏置电源的设计中，反激式转换器因其高效率和低成本而广受欢迎。反激式转换器的工作原理是利用变压器的储能来实现电压转换，通常在非连续或准谐振模式下操作，以进一步提高效率并降低元器件应力。 在反激式转换器中，BJT（双极性结型晶体管）作为主开关元件，与常见的场效应晶体管（FET）相比，具有两大优势。首先，BJT的成本较低，这对于成本敏感的应用来说是一个重要的考虑因素。其次，BJT能承受更高的电压等级，这意味着它们可以减少对钳位电路和缓冲器的需求，从而降低电气应力和功耗。 然而，BJT的使用也存在挑战，主要在于许多工程师更熟悉FET，或者在他们的电源转换器设计中倾向于使用FET作为主开关。此外，BJT作为电流控制型元件，其性能和损耗计算相对复杂，需要深入了解其工作原理和特性。 BJT的基本模型是一个电流控制的电流源，其中基极电流决定了集电极和发射极之间的电流。NPN型BJT由两个N型半导体区域（发射极和集电极）和中间的P型半导体（基极）组成。当基极相对于发射极正偏置时，它允许电子从发射极流到集电极，形成电流流动。这个过程类似于一个二极管的导通，但提供了放大电流的能力。 在反激式转换器中，BJT的主要损耗包括基极发射极结的饱和压降、集电极发射极的导通电阻损耗以及反向恢复电流造成的损耗。在非连续模式下，BJT在开关周期内的工作状态会发生变化，导致损耗的变化。因此，精确估算BJT损耗的关键在于理解其在不同工作阶段的行为，包括开关开启和关闭时的动态特性。 为了计算BJT损耗，工程师需要考虑以下因素： 1. 开关频率：BJT的损耗与开关频率成正比，因为每次开关操作都会带来能量损失。 2. 基极驱动电流：基极电流越大，BJT的饱和压降越小，但也会增加基极损耗。 3. 负载条件：负载电流的变化会影响BJT的导通时间，从而影响损耗。 4. 变压器漏感：漏感与开关电流的快速变化相结合，会在BJT上产生额外的电压尖峰，导致损耗。 5. 温度：随着温度升高，BJT的参数会发生变化，影响其性能和损耗。 通过细致地分析这些因素，工程师可以使用电路模拟软件或经验公式来估算BJT在特定应用中的损耗，并据此优化设计。在某些情况下，可能还需要进行实际的硬件测试以验证计算结果。 尽管BJT在反激式转换器中的使用可能会面临一些挑战，但其成本效益和高压能力使其成为低功耗应用的理想选择。理解和掌握BJT的损耗计算是设计高效电源系统的关键步骤，也是电源设计工程师必备的技能之一。